ES2748353T3 - Turbine for respiratory assist apparatus with reduced noise emissions - Google Patents
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Abstract
Turbina para aparato de asistencia respiratoria, que comprende: - un motor eléctrico (1) que coopera con una rueda de aletas (2) para generar un flujo de gas, - un pabellón de entrada (5) que comprende una abertura de entrada (9) por la cual es aspirado el gas cuando la rueda de aletas (2) es accionada en rotación por el motor eléctrico (1), estando la rueda de aletas (2) situada inmediatamente aguas abajo de la abertura de entada (9), - una voluta (3, 4) que comprende una parte inferior (3) de voluta y una parte superior (4) de voluta destinadas a conectarse entre sí y conformadas de manera que forman un compartimento interno (10) que engloba la rueda de aletas (2) y al menos una parte del conducto de evacuación (7) que sirve para la circulación del gas suministrado por la citada rueda de aletas (2), y - estando el pabellón de entrada (5) dispuesto sobre la parte superior (4) de la voluta, definiendo entre ellos al menos un volumen muerto (6) caracterizada porque el al menos un volumen muerto (6) comprende al menos un material de insonorización (11) apto para atenuar al menos una parte de las emisiones sonoras generadas por el motor (1) y/o la rueda de aletas (2) durante una rotación de la rueda de aletas (2), siendo el material de insonorización (11) de tipo elastómero.Turbine for respiratory assist apparatus, comprising: - an electric motor (1) cooperating with a flap wheel (2) to generate a gas flow, - an entrance canopy (5) comprising an inlet opening (9 ) through which the gas is sucked when the fin wheel (2) is driven in rotation by the electric motor (1), the fin wheel (2) being located immediately downstream of the inlet opening (9), - a volute (3, 4) comprising a lower part (3) of the volute and an upper part (4) of the volute intended to be connected to each other and shaped so as to form an internal compartment (10) that encompasses the fin wheel ( 2) and at least a part of the evacuation duct (7) that serves for the circulation of the gas supplied by the said fin wheel (2), and - the entrance canopy (5) being arranged on the upper part (4) of the volute, defining between them at least one dead volume (6) characterized in that the at least u The dead volume (6) comprises at least one soundproofing material (11) capable of attenuating at least a part of the noise emissions generated by the motor (1) and / or the flap wheel (2) during a rotation of the wheel fins (2), the soundproofing material (11) being elastomeric.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Turbina para aparato de asistencia respiratoria de emisiones sonoras reducidasTurbine for respiratory assist apparatus with reduced noise emissions
La invención se refiere a una micro-soplante o turbina destinada a equipar un aparato de asistencia respiratoria. Más particularmente, la invención se basa en la utilización de espacios muertos para fines acústicos, por la adición de materiales de insonorización adecuados en los citados espacios muertos situados entre voluta y pabellón.The invention relates to a micro-blower or turbine intended to equip a respiratory assist apparatus. More particularly, the invention is based on the use of dead spaces for acoustic purposes, by the addition of suitable soundproofing materials in said dead spaces located between the volute and the pavilion.
Ciertos aparatos de asistencia respiratoria ponen en práctica micro-soplantes o turbinas que sirven para generar un gas a presión, en general aire o aire enriquecido con oxígeno, que es a continuación enviado hacia las vías de aire de un paciente.Certain respiratory assist devices implement micro-blowers or turbines that serve to generate a pressurized gas, generally air or oxygen-enriched air, which is then sent into a patient's airways.
Una turbina de este tipo se describe principalmente en el documento EP-A-2102504, que enseña un aparato de asistencia respiratoria que permite una administración regulada de un gas, principalmente de aire, por medio de una turbina que comprende una caja, un conducto de aportación de aire delimitado por la caja, una voluta cuya abertura de entrada está en comunicación con el conducto de aportación de aire, una rueda de aletas, situada inmediatamente aguas abajo de la abertura de entrada de la voluta, que comprende una abertura de entrada unida a esta abertura de entrada de la voluta y orificios de salida que desembocan en la voluta, y un motor de accionamiento de la rueda en rotación, de manera que se genera un flujo de aire centrífugo en la voluta.Such a turbine is mainly described in EP-A-2102504, which teaches a respiratory assistance apparatus that allows a regulated administration of a gas, mainly air, by means of a turbine comprising a box, a air supply delimited by the box, a volute whose inlet opening is in communication with the air supply duct, a flap wheel, located immediately downstream from the inlet opening of the volute, which comprises an inlet opening connected to this volute inlet opening and outlet holes leading to the volute, and a rotating wheel drive motor, so that a centrifugal air flow is generated in the volute.
Uno de los problemas que se presenta con las micro-soplantes o turbinas es el de las emisiones sonoras, es decir, del ruido que generan. En efecto, los aparatos de asistencia respiratoria equipados con estas micro-soplantes o turbinas están destinados a ser utilizados en un medio hospitalario o en el domicilio, por lo que el ruido emitido durante el funcionamiento del motor y por la rotación de la rueda de aletas debe ser tan pequeño como sea posible. Otra turbina de este tipo se describe en el documento FR 2953142.One of the problems that arise with micro-blowers or turbines is that of noise emissions, that is, of the noise they generate. Indeed, the respiratory assistance devices equipped with these micro-blowers or turbines are intended to be used in a hospital environment or at home, so that the noise emitted during engine operation and by the rotation of the fin wheel it should be as small as possible. Another turbine of this type is described in FR 2953142.
Se han propuesto soluciones a este fin, principalmente una solución extendida que consiste en insonorizar el exterior de la turbina con una caja de insonorización y/o espumas o análogas dispuestas alrededor.Solutions to this end have been proposed, mainly an extended solution consisting of soundproofing the exterior of the turbine with a soundproofing box and / or foams or the like arranged around it.
Esto permite efectivamente atenuar el ruido, pero produciendo limitaciones en términos de ocupación de espacio, es decir, volumen ocupado por las espumas.This effectively reduces noise but produces limitations in terms of space occupation, that is, the volume occupied by the foams.
El problema que se presenta es el de obtener una reducción del ruido emitido por la turbina de un aparato respiratorio en un espacio impuesto, es decir, sin aumentar el espacio de ocupación.The problem that arises is that of obtaining a reduction of the noise emitted by the turbine of a respiratory apparatus in an imposed space, that is, without increasing the occupation space.
La solución es una turbina, también llamada micro-soplante, para aparato de asistencia respiratoria que comprende:The solution is a turbine, also called a micro-blower, for a respiratory assistance device that includes:
- un motor eléctrico que coopera con una rueda de aletas para generar un flujo de gas,- an electric motor cooperating with a flap wheel to generate a gas flow,
- un pabellón de entrada que comprende una abertura de entrada por la cual es aspirado el gas, tal como aire, cuando la rueda de aletas es accionada en rotación por el motor eléctrico, estando la rueda de aletas situada inmediatamente aguas abajo de la abertura de entrada,- an inlet canopy comprising an inlet opening through which gas, such as air, is sucked when the flap wheel is driven in rotation by the electric motor, the flap wheel being located immediately downstream of the opening of entry,
- una voluta que comprende una parte inferior de voluta y una parte superior de voluta, que se conectan entre sí y conformadas de manera que forman un compartimento interno que engloba la rueda de aletas y al menos una parte de un conducto de evacuación que sirve como encaminamiento del gas suministrado por la citada rueda de aletas, y- a volute comprising a lower volute part and an upper volute part, which are connected to each other and shaped in such a way that they form an internal compartment that encompasses the fin wheel and at least a part of an evacuation duct that serves as routing of the gas supplied by said fin wheel, and
- estando el pabellón de entrada dispuesto sobre la parte superior de la voluta y definiendo entre ellos al menos un volumen muerto,- the entrance canopy being arranged on the upper part of the volute and defining between them at least one dead volume,
caracterizada por que al menos un volumen muerto comprende al menos un material de insonorización apto para atenuar al menos una parte de las emisiones sonoras generadas por el motor y/o la rueda de aletas durante la rotación de la rueda de aletas, siendo el material de insonorización de tipo elastómero.characterized in that at least one dead volume comprises at least one soundproofing material capable of attenuating at least a part of the noise emissions generated by the engine and / or the fin wheel during the rotation of the fin wheel, the material being elastomer type soundproofing.
Según el caso, la turbina o micro-soplante de la invención comprende una o varias de las características técnicas siguiente:Depending on the case, the turbine or micro-blower of the invention comprises one or more of the following technical characteristics:
- el motor permite accionar la rueda de aletas a una velocidad comprendida entre 0 y 100.000 rev/min, normalmente entre 10.000 y 60.000 rev/min.- the motor allows the fin wheel to be operated at a speed between 0 and 100,000 rev / min, normally between 10,000 and 60,000 rev / min.
- la parte inferior de la voluta y la parte superior de la voluta son mantenidas entre sí de manera rígida. - un alma acústica está encerrada entre el pabellón y la parte superior de la voluta,- the lower part of the volute and the upper part of the volute are held rigidly together. - an acoustic core is enclosed between the canopy and the upper part of the volute,
- el pabellón es de elastómero;- the canopy is made of elastomer;
- unos medios de estanqueidad permiten asegurar una estanqueidad al fluido entre la parte inferior de la voluta y la pared externa del motor o de una envuelta que contiene el motor;- sealing means make it possible to ensure a fluid tightness between the lower part of the volute and the external wall of the motor or a casing containing the motor;
- la parte inferior de la voluta y la parte superior de la voluta son de un material polímero, en particular de policarbonato o ABS.- the lower part of the volute and the upper part of the volute are made of a polymer material, in particular polycarbonate or ABS.
La invención se refiere, por otra parte, a un aparato de asistencia respiratoria que comprende una turbina según la invención; en particular es elegido entre los aparatos del tipo CPAP (de presión continua o un nivel de presión) o BiPAP (de dos niveles de presión).The invention furthermore relates to a respiratory assist apparatus comprising a turbine according to the invention; In particular, it is chosen between CPAP (continuous pressure or one pressure level) or BiPAP (two pressure level) type devices.
La presente invención se va a describir a continuación con más detalle haciendo referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, entre las cuales:The present invention will now be described in more detail with reference to the figures of the attached drawings, among which:
La figura 1 representa una vista esquemática (en sección) de un modo de realización de una micro-soplante o turbina para un aparato de asistencia respiratoria según la presente invención, yFigure 1 depicts a schematic (sectional) view of an embodiment of a micro-blower or turbine for a respiratory assist apparatus according to the present invention, and
La figura 2 muestra un material de insonorización dispuesto entre la voluta y el pabellón de la turbina de la figura 1. La figura 1 esquematiza un modo de realización de una micro-soplante o turbina según la invención de que está provisto un aparato de asistencia respiratoria que comprende un motor eléctrico 1 que acciona, por medio de un eje rotativo 8, una rueda de aletas 2 que sirve para generar un flujo de gas, normalmente un flujo de aire.Figure 2 shows a soundproofing material arranged between the volute and the turbine canopy of figure 1. Figure 1 schematizes an embodiment of a micro-blower or turbine according to the invention, with which a respiratory assistance apparatus is provided. comprising an electric motor 1 that drives, by means of a rotating shaft 8, a flap wheel 2 that serves to generate a gas flow, normally an air flow.
El aire es aspirado primero por la rueda de aletas 2 a través del pabellón de entrada 5 que comprende un paso central 9, es decir, una abertura por la cual circula el aire aspirado por la rueda de aletas 2 que está situada inmediatamente aguas abajo de la abertura de entrada de la voluta.The air is first sucked by the fin wheel 2 through the inlet canopy 5, which comprises a central passage 9, that is, an opening through which the air sucked by the fin wheel 2 is located immediately downstream of the volute inlet opening.
El aire es evacuado a continuación por la rueda de aletas 2, a través de un conducto de evacuación 7 de gas, bajo la forma de un flujo de aire centrífugo engendrado por la rotación de la rueda de aletas 2 cuando esta es accionada por el motor 1.The air is then evacuated by the fin wheel 2, through a gas evacuation duct 7, in the form of a centrifugal air flow generated by the rotation of the fin wheel 2 when it is driven by the motor 1.
El conducto de evacuación 7 está dispuesto en el seno de una estructura tridimensional 3, 4 llamada « voluta » que comprende una parte inferior de voluta 3, corrientemente llamada voluta inferior, y una parte superior de voluta 4, llamada voluta superior, que se acoplan entre sí.The evacuation duct 7 is arranged within a three-dimensional structure 3, 4 called the "volute" which comprises a lower part of the volute 3, commonly called the lower volute, and an upper part of the volute 4, called the upper volute, which are coupled each.
Las partes inferior y superior de voluta 3, 4 definen entre ellas un espacio interno o compartimento interno 10 que engloba la rueda de aletas 2, es decir que la rueda de aletas 2 está aprisionada en sandwich en el compartimento 10 formado entre las partes inferior y superior 3, 4 de la voluta.The lower and upper parts of volute 3, 4 define between them an internal space or internal compartment 10 that encompasses the fin wheel 2, that is, the fin wheel 2 is sandwiched in the compartment 10 formed between the lower parts and top 3, 4 of the scroll.
Por otro lado, las partes inferior y superior 3, 4 de la voluta están igualmente conformadas para definir al menos una parte de un conducto de evacuación 7 que sirve para el encaminamiento del gas aportado por la citada rueda de aletas 2.On the other hand, the lower and upper parts 3, 4 of the volute are also shaped to define at least a part of an evacuation duct 7 that serves for the routing of the gas supplied by said fin wheel 2.
La estructura que forma el pabellón de entrada 5 se sitúa sobre la parte superior 4 de la voluta 3, 4, es decir, que el pabellón de entrada 5 se superpone a la parte superior 4 de la voluta 3.The structure that forms the entrance canopy 5 is located on the upper part 4 of the scroll 3, 4, that is to say, that the entrance canopy 5 overlaps the upper part 4 of the scroll 3.
En general, los espacios internos vacíos o volúmenes muertos 6 están situados entre la pared de la parte superior 4 de la voluta, es decir, la voluta superior 4, y la pared del pabellón de entrada 5.In general, the empty internal spaces or dead volumes 6 are located between the wall of the upper part 4 of the volute, that is, the upper volute 4, and the wall of the entrance hall 5.
En otros términos, el espacio o el (o los) volumen(es) 6 situado(s) entre la voluta 3, 4 y el pabellón 5, que son estructuras de formas tridimensionales, se deja vacío y constituye(n) uno o más volúmenes muertos.In other words, the space or volume (s) 6 located between volute 3, 4 and hall 5, which are structures of three-dimensional shapes, is left empty and constitutes (or) one or more dead volumes.
De acuerdo con la presente invención, se utilizan estos volúmenes muertos 6 con el fin de resolver el problema de emisiones sonoras, es decir, para atenuar el ruido generado por la turbina durante su funcionamiento.According to the present invention, these dead volumes 6 are used in order to solve the problem of noise emissions, that is, to attenuate the noise generated by the turbine during its operation.
Para hacer esto, como se ilustra en la figura 2, de acuerdo con la presente invención, las emisiones sonoras son atenuadas gracias a la inserción en la totalidad o en parte de los citados volúmenes muertos 6 situados entre el pabellón 5 y la parte superior de la voluta 4, de un (o varios) material(es) de insonorización 11, también llamado « alma acústica ».To do this, as illustrated in Figure 2, according to the present invention, the sound emissions are attenuated thanks to the insertion in all or part of the aforementioned dead volumes 6 located between hall 5 and the upper part of volute 4, of one (or more) soundproofing material (s) 11, also called "acoustic core".
La adición de un alma acústica 11 en el espacio muerto 6 permite detener y/o absorber como mucho las emisiones sonoras por la rotación de gran velocidad de la rueda 2 de aletas, normalmente a velocidades comprendidas entre 10.000 y 60.000 rev/min.The addition of an acoustic core 11 in the dead space 6 makes it possible to stop and / or absorb at most the noise emissions due to the high-speed rotation of the flap wheel 2, normally at speeds between 10,000 and 60,000 rev / min.
Un material de insonorización 11 susceptible de ser utilizado es un material flexible o bien de tipo elastómero, por ejemplo silicona, caucho o Termo-Plástico-Elastómero, ya sea un metal blando tal como el plomo, ya sea incluso una estructura de espuma de células abiertas o cerradas.A soundproofing material 11 that can be used is a flexible or elastomeric type material, for example silicone, rubber or Thermo-Plastic-Elastomer, either a soft metal such as lead, or even a foam cell structure open or closed.
Por otra parte, los medios de estanqueidad 15, tal como una junta o análogo, permiten asegurar una estanqueidad al fluido entre la parte inferior de la voluta 3 y la pared externa del motor 1 o de una envuelta que contenga el motor 1 de manera que se evitan las entradas o salidas de aire entre estos componentes de la turbina. On the other hand, the sealing means 15, such as a gasket or the like, make it possible to ensure a tightness to the fluid between the lower part of the volute 3 and the external wall of the motor 1 or of a casing containing the motor 1 so that air inlets or outlets between these turbine components are avoided.
Como se puede ver en las figuras 1 y 2, las partes inferior y superior 3, 4 de la voluta, que definen entre ellas el compartimento interno 10 en el cual es puesta en rotación de rueda 2 de aletas para producir el flujo de gas, en particular aire, están formadas por dos estructuras tridimensionales que se acoplan entre sí.As can be seen in Figures 1 and 2, the lower and upper parts 3, 4 of the volute, which define between them the internal compartment 10 in which fin wheel 2 is rotated to produce the gas flow, in particular air, they are formed by two three-dimensional structures that are coupled to each other.
De manera más precisa, la parte inferior 3 de la voluta tiene una forma general de copa cuyo fondo 13 comprende una primera abertura central 16 (véasela figura 2) destinada a formar un manguito alrededor de una parte de la pared o cubierta externa del motor (véase la figura 1) o de un compartimento que encierre el motor 1, cuando la parte inferior 3 de la voluta está situada alrededor del citado motor 1.More precisely, the lower part 3 of the volute has a general cup shape whose bottom 13 comprises a first central opening 16 (see Figure 2) intended to form a sleeve around a part of the wall or external cover of the motor ( see figure 1) or of a compartment that encloses the motor 1, when the lower part 3 of the volute is located around said motor 1.
Por otro lado, la parte superior 4 de la voluta forma una especie de cubierta destinada a cubrir la parte inferior 3 de la voluta, como se ilustra en las figuras 1 y 2.On the other hand, the upper part 4 of the volute forms a kind of cover intended to cover the lower part 3 of the volute, as illustrated in Figures 1 and 2.
Aquella comprende un estrangulamiento 14 con una segunda abertura central 17 que se enfrenta a la abertura de entrada 9 del pabellón de entrada 5 de manera que el aire aspirado por la rueda 2, durante la rotación, discurre sucesivamente a través de la abertura de entrada 9 del pabellón desde la segunda abertura central 17.It comprises a throttle 14 with a second central opening 17 that faces the inlet opening 9 of the entrance canopy 5 so that the air sucked by the wheel 2, during rotation, flows successively through the inlet opening 9 of the pavilion from the second central opening 17.
Los perfiles de la pared del pabellón 5 al nivel de la abertura central 9 y de la pared de la parte superior 4 de la voluta al nivel del estrangulamiento 14 están redondeados de manera que se mejora la fluidez de la circulación de gas, es decir, del aire aspirado.The profiles of the wall of the pavilion 5 at the level of the central opening 9 and of the wall of the upper part 4 of the volute at the level of the choke 14 are rounded so as to improve the fluidity of the gas circulation, that is, of the sucked air.
El pabellón de entrada 5 recubre de preferenciala totalidad de la parte superior 4 de la voluta.The entrance canopy 5 preferably covers all of the upper part 4 of the volute.
De preferencia, el pabellón 5, el eje 8 del motor 1 y las partes inferior y superior 3, 4 de la voluta están dispuestos coaxialmente unos con respecto a otros.Preferably, the canopy 5, the shaft 8 of the motor 1 and the lower and upper parts 3, 4 of the volute are arranged coaxially with respect to each other.
Normalmente, las partes inferior y superior 3, 4 de la voluta son de material termoplástico, si bien el pabellón es preferentemente de elastómero.Normally, the lower and upper parts 3, 4 of the volute are made of thermoplastic material, although the canopy is preferably made of elastomer.
El gas, tal como aire, acelerado por la rueda 2 de aletas, es recuperado por un conducto de encaminamiento 7 que permite enviarlo hacia un circuito respiratorio unido a un paciente.The gas, such as air, accelerated by the fin wheel 2, is recovered by a routing duct 7 that allows it to be sent to a respiratory circuit attached to a patient.
La turbina según la invención puede servir para tratar patologías espiratorias de cualquier tipo, en particular apnea del sueño, bronco-neumopatía crónica obstructiva o BPCO, alteraciones debidas a la obesidad, etc.The turbine according to the invention can be used to treat expiratory pathologies of any kind, in particular sleep apnea, chronic obstructive broncho-pulmonary disease or BPCO, alterations due to obesity, etc.
Normalmente, una turbina según la invención está dispuesta en un aparato de asistencia respiratoria de tipo CPAP (de presión continua) o BiPAP (de dos niveles de presión).Typically, a turbine according to the invention is arranged in a CPAP (continuous pressure) or BiPAP (two-level pressure) type respiratory assist apparatus.
Ejemplo comparativoComparative example
Con el fin de verificar la eficacia de la reducción de la capacidad nociva de las emisiones sonoras gracias a una turbina de acuerdo con la invención, se han realizado ensayos comparativos con turbinas provistas o no de un material de insonorización en los volúmenes muertos situados entre el pabellón de entrada y la parte superior de la voluta de las citadas turbinas.In order to verify the effectiveness of the reduction of the harmful capacity of noise emissions thanks to a turbine according to the invention, comparative tests have been carried out with turbines whether or not they are provided with a soundproofing material in the dead volumes located between the entrance pavilion and the upper part of the volute of said turbines.
La captación del espectro acústico se realiza a 1 metro de las turbinas, lateralmente, en la perpendicular de la salida de aire (Medida lateral a continuación), y por encima, a la entrada de aire (Medida vertical a continuación).The acoustic spectrum is collected 1 meter from the turbines, laterally, at the perpendicular to the air outlet (Side measurement below), and above, at the air inlet (Vertical measurement below).
La Tabla A da la variación del ruido medio con una ponderación A (LAeq) sobre un minuto con respecto a una turbina sin alma acústica (turbina de referencia no perteneciente a la invención) para un régimen de turbina de 1000 Hz.Table A gives the variation of the average noise with a weighting A (LAeq) over one minute with respect to a turbine without an acoustic core (reference turbine not belonging to the invention) for a turbine speed of 1000 Hz.
Tabla ATable A
La Tabla B es análoga a la Tabla A, de características idénticas, pero exclusivamente para el ruido emitido a la frecuencia de 6300 Hz. Table B is analogous to Table A, with identical characteristics, but exclusively for noise emitted at the frequency of 6300 Hz.
Tabla BTable B
Se constata que la solución de la invención basada en una incorporación de un material de insonorización en los volúmenes muertos situados entre el pabellón de entrada y la parte superior de la voluta permite atenuar eficazmente las emisiones sonoras generadas por el motor y la rueda de aletas durante una rotación de la turbina. Entre los materiales ensayados, el material de insonorización del tipo elastómero según la invención, a saber, una silicona, proporciona los mejores resultados en términos de eficacia de control de las emisiones acústicas, con respecto al metal flexible ensayado, a saber, aquí el plomo.It is verified that the solution of the invention based on an incorporation of a soundproofing material in the dead volumes located between the entrance canopy and the upper part of the volute allows to effectively attenuate the noise emissions generated by the engine and the fin wheel during one rotation of the turbine. Among the materials tested, the soundproofing material of the elastomer type according to the invention, namely a silicone, provides the best results in terms of efficiency of control of acoustic emissions, with respect to the flexible metal tested, namely, here the lead .
Se utiliza por lo tanto un material de insonorización de tipo elastómero, en particular un termo-plástico elastómero o TPE.Therefore, an elastomer type soundproofing material is used, in particular a thermoplastic elastomer or TPE.
Más generalmente, la presente invención permite absorber las frecuencias audibles en el margen de frecuencias que van de 20 a 20.000 Hz. More generally, the present invention allows the audible frequencies in the frequency range ranging from 20 to 20,000 Hz to be absorbed.
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